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主题:【原创】载人中继登月 -- 心有戚戚

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家园 【原创】921一出,谁与争锋?

921火箭的名称来自中国载人航天工程的代号"921工程",是根据中国的未来航天发展需要而全新研制的中重型系列运载火箭。基本型一级采用通用芯级助推(CBC)设计,共三级,可将25吨的载人飞船和其它载荷发射入地月转移轨道。921继承了长征5号火箭的5米箭体直径,但比“胖五”的只有八九吨的地月转移能力有大幅提升,因为它“高”。

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921基本型的一级正好有21个发动机, 每个通用助推器或芯一级有7个YF-100K液氧煤油发动机,形成6-1布局。中心的那台可以多次空中启动,让助推器和芯一级都能软着陆以回收重复使用。二级和三级各有4台发动机,所以每次发射只要新造16%数量的发动机。当然,二级的2台YF-100K真空发动机和三级的2台YF-75D液氢液氧发动机比较贵。即使再算上回收清理维护的费用,每次的发射成本可以至少降低一半以上,还是十分可观的。

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而且921的光杆型还可发射近地载人飞船。此时只有芯一级和二级,可将14吨的新型载人飞船送达天宫二期空间站,一次可送6人。下面的图中,和光杆核心舱对接的更像是20吨嫦娥版载人飞船,组成绕月空间站“月宫”组合体。当然这仅仅是第一阶段技术验证的构型。能够作为登月踏板的组合体还要有登月舱和货运飞船才算齐全。而这四个部分(月宫核心舱、嫦娥版载人飞船、往返登月舱和月舟货运飞船)每个20来吨,都可用921火箭直送月球、在轨对接。

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921是大高个,长征9号就是巨无霸。长9原来是作为登月方案的主打火箭,地月转移运力达50吨,是921的整整两倍。但是发动机不像921用的是“货架产品”、都需要新研制。而且不能复用,发射次数又少,成本要比921高个数量级。所以921一出,长征9号就显得不是必须的了。

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原来发展长9火箭就是延续阿波罗登月的思路,然而方案太贵了,一旦没有后续,浪费会很严重(阿波罗计划虽然成功了,但是教训也十分深刻)。而且,“一步登月”模式将轨道器、返回器、着陆器和上升器捆绑在一起发射。偌大的火箭发射上天、回来的只有小小的返回器,实在可惜。

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而用绕月空间站作为造访嫦娥的跳板, “中继登月”方案复用比例高、可持续性好,长期效费比有望比“一步登月”方案提高至少一个数量级。这是因为绕月空间站组合体起到了复用轨道器、着陆器和上升器的作用,而不是将它们用完丢弃。绕月空间站运营费用并不高(长期无人值守、不需轨道维持),一次性投入多次使用,分摊下来成本不高。而作为登月舱的加油站和载人飞船的中转站,起到不可或缺的枢纽作用。将来有了月面基地,还可以作为太空大本营,为多个场站提供补给和服务。

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